MXenes量子点的制备及其生物应用

江吉周，王佳眉，吴 晶，李方轶，邹逸伦，邹 菁

(1.武汉工程大学环境生态与生物工程学院/化学与环境工程学院/分析测试中心， 武汉 430205；2.湖北省地质实验测试中心，自然资源部稀土稀有稀散矿产重点实验室，武汉 430034)

量子点 (quantum dots，QDs)，是一种粒径通常分布在几纳米的零维材料[1].量子点的直径达到了纳米数量级，表面积得到增加，引起了一系列特殊的量子效应，从而导致性能发生独特变化[2-3].常见的早期传统量子点如CdSe QDs、PbSe QDs、Ag2S QDs、ZnSe QDs等[4-5]，由于具有毒性大、生物相容性低的特点，会对生物以及环境产生危害，因此量子点的应用受到了限制，研究难以继续进行.随着科技的进步，C、Si等无机元素量子点[6-7]，以及g-C3N4QDs[8]、石墨烯 QDs[9]和MXenes QDs[10-11]等纳米材料量子点的相继出现，弥补了早期量子点的大量缺陷，为量子点的发展开辟了更光明的道路.

MXenes由Barsoum和Gogotsi团队发现[12]，它由MAX剥离掉A相刻蚀而来[13].其通式为Mn+1XnTx(n=1～3)，其中M为早期过渡金属，例如钛、钼、铷等；而X是碳或氮元素；T为表面终止基团，如—OH、—O和—F[14-16]，这些表面终止基团赋予MXenes良好的亲水性 (图S1 (a)).第一例MXenes QDs的成功合成是Xue等[17]通过水热法将Ti3C2的尺寸大幅度减小，把它制备成量子点 (图S1(b～d)).除了二维材料的固有优势，尺寸效应和表面缺陷给MXenes QDs带来了更多的优点，如荧光特性和令人满意的生物相容性，这使MXenes QDs在生物医学方面的应用得到了大范围的扩展[18].

迄今为止，基于多种不同的合成方式已经制造出许多品质良好的MXenes QDs，其性能高度增强，并能投入到多种应用中.MXenes QDs作为优秀的零维纳米材料，在生物与医药方面有着广泛的应用前景，如：免疫调节、肿瘤治疗、生物传感以及生物体内成像[19-21].目前关于MXenes QDs的综述并没有太多，但是MXenes QDs的研究非常重要且一直在向前推进，因此有必要撰写一篇综述论文，对MXenes QDs的研究现状进行总结.该文对MXenes QDs的六种不同的合成方法以及在免疫调节、肿瘤治疗、生物传感和生物成像的应用进行了论述，总结了MXenes QDs近年来的最新研究进展，并对MXenes QDs合成方式以及毒性研究的发展前景提出一些新的独到见解.这篇综述将有助于更全面、详细、深入的理解MXenes QDs的合成方法以及生物应用，促进MXenes QDs的合成技术和生物应用的进一步发展.

1 MXenes QDs的合成方法

MXenes QDs的合成可以分为自上而下 (Top-down) 和自下而上 (Bottom-up)两种合成方式 (图1)[22-24].自上而下的合成方法通常采用块状或二维的材料作为前驱体，裂解来得到量子点.自上而下合成法中的水热/溶剂热法、超声法、球磨法以及微爆法都是如此，先将块状MAX刻蚀掉A层，制备出片状MXenes，然后将片状MXenes转化为量子点形式.自下而上制备的原理是用分子或原子材料作为前驱体，将M相原子与X相原子组合为分子，最后结合得到MXenes QDs[23，25]，如热解法和熔融盐合成法.自上而下合成法是目前制备MXenes QDs最常见的方法，绝大多数MXenes QDs的合成都是通过一种或几种自上而下合成方式的结合制备出来的.虽然自下而上合成法具有原子利用率高、形貌和尺寸可控性好等优势，但由于现阶段对于自下而上合成法的相关研究并不充分，相关报道鲜见，因此自下而上合成MXenes QDs的方法值得更加关注.

图1 MXenes QDs的合成 (自上而下合成法和自下而上合成法)Fig.1 Synthesis of MXenes QDs (Top-down and Bottom-up methods)

1.1 MXenes QDs自上而下的制备方法

1.1.1 水热/溶剂热合成法制备MXenes QDs 水热法制备MXenes QDs的方法由Xue等[17]率先使用.其制备方式是使用层状Ti3C2，然后通过改变水热反应温度 (100～150 ℃) 来得到不同形貌的胶体状Ti3C2QDs (图S2(a～b)).水热法制备的大多数Ti3C2QDs为单层，在氨水的调节下，水热环境可以钝化Ti3C2QDs的表面，从而Ti3C2QDs的荧光特性得到增强.Xu等[26]通过水热法合成了掺杂硫元素和氮元素的Nb2C QDs，该方法得到的Nb2C QDs高度剥离且分散性良好，加入Cu2+后发光迅速淬灭.在不产生生物毒性的浓度下，Nb2C QDs可大规模应用在Cu2+的特异性检测和生物成像过程中.后来Kong等[27]又对水热法进行优化和改进，通过一步水热合成MXenes QDs的方式制备得到了TiCN QDs.一步水热法得到的TiCN QDs的平均直径约为2.7±0.2 nm，厚度为3.2±0.3 nm.得到的TiCN QDs可以作为一种选择性荧光探针检测Fe3+离子，这证明了该方法对自来水中Fe3+检测中的适用性.该方法操作简便，得到的MXenes QDs选择性好，准确度高，重现性强，但在缩短反应时间方面仍有较大的发展空间，值得重视并进一步对其进行研究.

溶剂热法通常利用乙醇，二甲基甲酰胺 (DMF) 和二甲基亚砜 (DMSO) 等有机溶剂作为反应介质，对MXenes进行加热来得到MXenes QDs.Xu等[28]采用溶剂热法，以Ti3C2为前驱体，在乙醇、DMF和DMSO中分别制备了e-Ti3C2QDs，f-Ti3C2QDs和s-Ti3C2QDs，它们的平均直径分别为2.5±0.2、3.3±0.2和1.8±0.1 nm.得到的Ti3C2QDs多为单层，且厚度在1.0～2.5 nm范围内.该方法得到的量子点尺寸与溶剂有显著的依赖关系，它们的尺寸大小不同可能是由于溶剂的极性、沸点和氧化程度共同作用的结果.这种MXenes QDs在Fe3+检测、荧光染色方面有着较出色的应用前景，可大规模投入使用.Feng等[29]使用DMF为反应溶剂，氨辅助溶剂热法制备得到平均粒径为6.2 nm的氮掺杂+，如图S2 (c) 所示.该量子点有着出色的光致发光特性，可适用于Cu2+的特异性检测.溶剂热法可以更好地控制MXenes QDs的尺寸，分散和形貌[3]，因此，溶剂热合成法相比于水热合成法，可得到尺寸更小、更均匀的MXenes QDs，更适合广泛应用于MXenes QDs的制备.

1.1.2 超声法制备MXenes QDs 超声合成法通常使用超声波对反应物质进行破碎来得到尺寸更小的产物，超声的过程可分为探头超声和水浴超声两种，相较于水浴超声法，探头超声法压碎强度更大，对实验操作水平的要求更高、并且得到的材料更分散[3，30].Chen等[31]通过超声与水热相结合的方法合成了Ti3C2QDs.原子力显微镜 (AFM)
图像表明，该Ti3C2QDs的平均粒径为8.5 nm，平均厚度为1.02 nm，即通过超声水热法成功制备了Ti3C2QDs (图S3 (a～c)).Ti3C2QDs与TiO2形成II型异质结，从而通过定向电荷传输实现了有效的电荷分离，为PEC检测提供了一种灵敏度高、特异性好、检测限低的绿色电极.Yu等[32]开发了一种有效的无氟方法来制备MXenes QDs，先对Ti3AlC2前驱体进行探头超声处理来刻蚀掉Al，然后对Ti3C2粉末进行水浴超声，两次不同的超声结合使用得到了具有出色生物相容性的Ti3C2QDs，两步超声法制备Ti3C2QDs不仅安全简单，而且得到的Ti3C2QDs表面被大量阴离子修饰，使其在近红外区具有强而宽的吸收.研究结果表明，该Ti3C2QDs可作为高效的纳米剂用于光热疗法来进行肿瘤治疗.Wang等[33]将超声法与插层法相结合，TMAOH作为客体嵌入来破坏Ti3AlC2中的Ti—Al键，同时TMA+插入到间隙中，层切割和分层同时发生，得到具有优异光学特性的Ti3C2QDs (图S3(d)).超声插层法得到的Ti3C2QDs表现出与碳点非常相似的光学行为，有着强烈的光致发光特性，该方法也同样适用于制备Nb2C QDs和Ti2C QDs，进一步拓宽MXenes QDs材料在光学领域的应用.Xu等[34]通过超声和离心相结合的方式对Ti3AlC2前驱体进行液相剥离，得到了具有超快超窄脉冲的Ti3C2QDs.这种量子点的非线性光学响应使其具有高频特性和高稳定性，可用于制备超窄光纤激光器.在目前制备MXenes QDs的方式中，超声合成法往往与其他方法结合使用，如超声水热、超声溶剂热、超声插层等.超声波处理可以在溶剂中引起声空化和冲击波，同时，脱气加热抑制了MXenes的氧化，导致分层并加速二维MXenes碎裂为量子点形态[35-36]，因此，超声水热法合成MXenes QDs是目前最常见的超声合成方式.

1.1.3 球磨法制备MXenes QDs 球磨法是通过在手套箱中将前体与钢球进行研磨，来改变物质的形态和尺寸，从而得到理想产物的合成方式.如图S4 (a～b) 所示，Zhang等[37]将层状Ti3C2与P、Si、C、S等固态单质共同研磨，得到了附着在固态元素上的Ti3C2QDs，与其他单质上的Ti3C2QDs相对比，附着在Si上的Ti3C2QDs尺寸最小，其粒径分布在2～5 nm；而附着在P上的Ti3C2QDs虽然不具备最优尺寸，但应用最为广泛，可用作Na+电池阳极材料.与先刻蚀再球磨的合成方式不同的是，Pandey等[38]先将Ti3AlC2球磨为纳米级粒子，再使用LiF-HCl对其刻蚀，得到了平均粒径约为10 nm的Ti3C2QDs，如图 S4 (c～d) 所示.研究发现，Ti3C2QDs与CsPbBr3QDs结合为复合量子点后建立电子耦合，荧光强度得到了大幅度增强.比较这两种方法发现先刻蚀再球磨的方法产量高、易操作，但由于Ti—O—P/C/S/Si键难以分离，只能合成MXenes QDs和固态元素的复合材料；相比之下，先球磨再刻蚀的方法更适用于MXenes QDs的大规模合成.

1.1.4 微爆法合成MXenes QDs Li[39]用自行设计的微爆法制备了Ti3C2QDs.在常温状态的密闭空间下，通过温差，N2的气化过程可以使气体体积膨胀近700倍，因此微爆炸有足够的破坏力来形成孔隙结构.如图S5 (a)，将液氮 (L-N2) 插入Ti3C2Tx层，然后快速加入100 ℃的热水.由于温度的差异，导致微爆炸，从而破坏了Ti3C2Tx的微观结构，产生了具有较强生物相容性的Ti3C2QDs.该Ti3C2QDs呈现具有表面缺陷的圆盘形状，平均横向粒度为7.23 nm，可用于肿瘤的抑制和清理 (图S5(b～c)).微爆炸过程中形成受限空间的途径可能与Ti3C2Tx的微观结构有关.热水和残留在Ti3C2Tx层之间的L-N2产生很大的温差，使L-N2快速气化和膨胀.此外，它的手风琴状结构可以在加入热水后形成水封，进而形成密闭空间.N2是一种无毒和化学稳定的介质，可以蒸发而不会留下任何杂质，并且该过程不涉及任何化学反应.因此与其他方法相比，微爆法是一种安全无毒、操作便捷、成本优廉、适合大规模制QDs的合成方式，有望在未来广泛应用.

1.2 MXenes QDs自下而上的制备法

1.2.1 热解法制备MXenes QDs Wang等[40]采用热解法，合成了Mo2C QDs/碳多面体 (Mo2C QDs/C) 复合材料，并将其用于微波吸收.首先以钼酸、乙酸锌和2-甲基咪唑为前驱体，通过水热法制备得到Mo/ZIF-8；然后在700 ℃下，对Mo/ZIF-8进行热解；最后通过酸性蚀刻去除锌，得到Mo2C QDs/C复合材料 (图S6(a)).研究结果表明，热解法制备得到的Mo2C QDs/C复合材料不仅能继承其母体的多面体轮廓，而且Mo2C QDs在碳基表面均匀分布 (图S6(b)).复合材料呈现出较好的阻抗匹配、较强的反射损耗 (-60.4 dB) 和较宽的带宽 (14.5 GHz)，在2.0～18.0 GHz范围表现出很好的微波吸收效果，优于以往研究的大多数硬质合金复合材料.

1.2.2 熔融盐合成法制备MXenes QDs Cheng等[41]通过熔融盐合成法获得了Mo2C QDs/碳纳米片(Mo2C QDs/C)复合材料.如图S6(c) 所示，将乙酰丙酮钼和蔗糖溶解在乙醇水溶液中，在70 ℃下持续搅拌，然后将溶液与NaCl粉末混合后于800 ℃煅烧，待管式炉冷却至室温后，用超纯水洗涤然后通过离心处理除去产品中的大颗粒和块状物质，得到尺寸约为2～3 nm的Mo2C QDs.与可逆氢电极 (RHE) 相比，在0.3 V下，Mo2C QDs/C纳米片在室温状态具有出色的NH3吸收率 (11.3 μg·h-1·mg-1Mo2C)，并且在氮气还原反应的环境中有着极高的法拉第效率 (7.8%).更重要的是，15N2为氮源的同位素实验观察到大量的氢被剧烈释放，可以证实合成的氨来自于N2的直接供给，也就是说Mo2C QDs/C纳米片复合材料可用作高效氮还原.熔融盐合成法制备得到的Mo2C QDs/C复合材料与传统的Mo2C纳米片和负载型Mo2C纳米片相比，作为氮还原催化剂还具有以下优点：1) Mo2C QDs/C纳米片的镶嵌结构能够有效地抵抗氢溢出引起的脱落和失活.2) 超小尺寸的高活性表面使Mo2C QDs能够吸附和活化N2.3) 碳纳米片中均匀且低分散密度的Mo2C QDs可以有效地降低催化剂表面氢溢出的覆盖范围，从而为N2向催化剂表面扩散提供更多的机会.即研究表明，Mo2C QDs/C纳米片复合材料具有优异的氮还原反应活性，可以作为高效和稳定的N2固定催化剂，在氮还原方面有着广泛的潜在应用前景.

2 MXenes QDs的应用

2.1 免疫调节

MXenes QDs具有免疫调节的作用.在再生医学中，传统的免疫激活会促使移植的干细胞排斥并导致干细胞疗法降低，而MXenes QDs这种新型生物材料的生物相容性有助于弥补干细胞治疗在组织修复和炎症等疾病治疗方面的转化差距.Ti3C2QDs对骨髓间充质干细胞和诱导多能干细胞衍生而来的成纤维细胞具有较强的生物相容性 (图S7(a))，Ti3C2QDs不仅可以促进移植细胞的免疫耐受，同时支持干细胞的存活和增殖.图S7(b)为制备得到的多孔壳聚糖-Ti3C2QDs (CS-MQD)，形成CS-MQD以后，创建出的3D水凝胶理化性质得以增强，可用于干细胞输送和组织修复[42].与石墨烯和MXenes水凝胶复合材料相比，MXenes QDs机电性能，包括最大溶胀度和机械弹性模量有所改善[43-44].合成的CS-MQD与单独的壳聚糖相比，具有更强的形状记忆，以及更高的自愈合、注射性、拉伸性和灵活性 (图S7(c)).这对可注射复合组织支架很重要，即MXenes QDs在促进干细胞的治疗方面显现出卓越前景[42].

2.2 肿瘤治疗

MXenes QDs可以利用红外光的照射对体内肿瘤进行治疗，与以往的治疗方式相比，MXenes QDs治疗效果更好而且副作用更低.虽然MXenes本身也可以用于肿瘤治疗，但是MXenes QDs这种超小型纳米材料近红外吸收以及生物相容性更好，作为光热治疗的光热剂，其光热转换效率更高，效果更能得到广泛好评.V2C QDs与工程外来载体结合后更容易进入靶向癌细胞并渗透到细胞核中，在近红外区的照射下，细胞核温度升高，导致蛋白质变性并破坏遗传物质，加速癌细胞的死亡[45]，从而达到清除肿瘤、治愈疾病的目的 (图2).除了V2C QDs，Ti3C2TxQDs在808 nm处的消光系数高达52.8 L·g-1·cm-1，光热转换效率高达52.2%，同时可以实现光声成像和显著的肿瘤光声传递效应.此外，Ti3C2TxQDs在体外和体内没有引起明显的毒性反应，表明它们在肿瘤治疗方面具有很高的临床应用潜力[32].

Li等[39]采用微爆炸法成功制备的Ti3C2TxQDs同样对癌细胞具有明显的抑制和杀伤作用，不同于之前利用MXenes QDs的光热转化特性来清除癌细胞的方式，该量子点中的Ti3+可以与肿瘤微环境中的H2O2反应，产生过量的羟基自由基，增加肿瘤微血管通透性从而协同杀伤癌细胞.在不损伤正常组织的情况下，Ti3C2TxQDs对异种移植肿瘤模型的抑制率可高达91.9%，Ti3C2TxQDs的体内治疗对HeLa肿瘤异种移植物表现出卓越的肿瘤抑制和杀伤能力，同时对正常组织或器官不会产生副作用，这为肿瘤治疗提供了更安全有效的策略.

图2 V2C QD的核靶向低温光热治疗示意图[45]Fig.2 Schematic diagram of V2C QDs for nucleus-target low temperature photothermal therapy[45]

2.3 生物传感

QDs的荧光特性使其可以应用于传感[46-47]，在生物传感领域主要应用于检测酶、抗原、部分激素等蛋白质.

在图S8(a～b) 中，Cai[48]基于MXenes QDs的光热转换特性，构建了一种先进的近红外光热免疫分析方法，可以在安装在近红外成像摄像头上对目标前列腺特异性抗原(PSA)进行特异性检测.Ti3C2QDs被封装在脂质体后可对生物体中的PSA进行定性或半定量筛选，Ti3C2QDs被用作光热转换纳米材料，脂质体纳米容器被用来放大光热免疫分析的可检测信号，在近红外激光照射下，Ti3C2QDs将光能转化为热能，并在手持温度计上获得与分析物浓度相对应的温度变化.该方法不需要昂贵的仪器和专业技术人员，也不需要天然酶的参与，与传统的光热免疫分析相比较，Ti3C2QDs免疫分析速度快，成本低，可适用于大规模生产，并为当前的蛋白质检测技术和生物安全诊断提供了新的方法.

除了用于近红外光热免疫分析，水热法制备的Ti3C2QDs具有优异的耐盐性、抗光漂白性和水溶液分散稳定性[49].这种量子点在不使用复杂的常规比色碱性磷酸酶检测系统的情况下，实现了对碱性磷酸酶活性 (ALP) 的灵敏荧光分析 (图S8(c～d)).该方法可成功地用于测定ALP，随着碱性磷酸酶浓度从0增加到50 U·L-1，Ti3C2QDs的荧光强度逐渐降低.在0.1至2.0 U·L-1范围内，猝灭效率F/F0与碱性磷酸酶浓度之间具有良好的线性关系，检测下限为0.02 μL.ALP还可以作为胚胎干细胞裂解物中的生物标志物，通过Ti3C2QDs对ALP的准确分析，为胚胎干细胞的鉴定以及实时监控酶活性提供了一种简单的替代方法.

由于MXenes QDs的吸收带比MXenes更宽，TiO2IOPCs/Ti3C2复合薄膜在280～900 nm范围内具有光电流效应，在350 nm时内部功率转换效率可达26%.从而能够定向传输电荷以实现有效的电荷分离，为第二类异质结光电化学传感器 (PEC) 提供具有高稳定性、高灵敏度的绿色电极[27].当添加谷胱甘肽 (GSH) 时，PEC光电流增加，但加入抗坏血酸、葡萄糖、尿酸和Fe3+后，光电流几乎没有变化.Chen等还测量了其他干扰物质作为对比参考.结果表明，除了GSH，其他物质对PEC干扰很小.即该PEC对GSH具有更好的吸附和结合能力，这意味着Ti3C2QDs脉冲电化学传感装置对GSH的检测有很好的选择性.

2.4 生物成像

生物成像是现代生物学和医学中为了了解生物体内的组织与结构的一种有效的研究技术，它可以通过快速简便的方法为研究人员提供清晰直观的生物信息[50-52].QDs是明亮的光致稳定荧光团，具有宽的激发光谱，在由材料尺寸控制的波长下具有窄的高斯发射[53-54]，其长期稳定性和亮度使其成为活体动物定位和成像的理想材料[56].迄今为止，有关领域已经研究了许多半导体量子点在生物成像上的应用，但是它们通常光稳定性差、含有毒性且毒性较难精准评估，限制了它们实际在生活中的应用[57-60].与早期的半导体量子点相比，MXenes QDs由于毒性低、有着更好的光稳定性和生物相容性，可以更安全地应用在成像中，对于进一步拓宽其生物应用具有重要意义.Xue等[17]通过水热法首次合成了Ti3C2QDs，Ti3C2QDs与RAW264.7细胞一起培养4 h后，Ti3C2QDs通过RAW264.7细胞的内吞过程被吸收，将细胞引入体外后使用共聚焦显微镜进行生物成像，由于Ti3C2QDs的荧光特性，共焦图像分别在405、488和543 nm激发时显示出明亮的蓝色、绿色和红色，在共焦发光图像中，Ti3C2QDs染色主要存在于细胞质，在细胞核区域发光点非常弱 (图S9 (a))，这表明Ti3C2QDs可以容易地渗透到细胞中但不会到达细胞核，从而避免了遗传物质的破坏.图S9 (b～d) 展示了剃毛小鼠背部皮下植入不同形状聚乙烯醇 (PVA)/Nb2C QDs复合水凝胶的荧光图像，证明了Nb2C QDs具有良好的生物相容性和荧光特性[61].将PVA/Nb2C QDs注入小鼠体内后，荧光伪彩色图像显示了相应水凝胶的位置和完整形状.不同形状PVA/Nb2C QDs复合水凝胶轮廓清晰，并和周围组织之间存在明确边界.即Nb2C QDs能够进行植入式生物材料体内成像，满足未来对可植入成像生物材料越来越大的开发需求，进一步证明MXenes QDs作为荧光探针的潜力.V2C QDs被精氨酸 (RGD) 和TAT肽修饰后封装在脂质体 (称作：V2C-TAT@Ex-RGD)，在近红外二级生物窗口处表现出强烈的光热效应，具有良好的荧光成像，光声成像 (PAI) 和磁共振成像 (MRI) 能力 (图S9 (e))，并不会导致细胞损伤 (图S9 (f))[45].这些研究表明，MXenes QDs可以安全应用于清晰成像，进而在生物成像领域有着光明的发展趋势.

3 结论与展望

该文总结了MXenes QDs的合成方法以及相关的生物应用.MXenes QDs的合成方法主要分为自上而下以及自下而上两种方式.自上而下的合成方法是指使用块状或初始状态的反应前驱体裂解从而形成量子点，包括水热/溶剂热法、超声合成法、球磨法以及微爆法.自下而上的合成技术是指使用分子或原子态物质作为前驱体结合形成量子点.自下而上的合成技术并不像自上而下的方法一样常见，主要有热解法和熔融盐合成法.最早以及最广泛被制备应用的是Ti3C2QDs，后来Mo2C QDs、TiCN QDs、V2C QDs以及Nb2C QDs逐渐进入人们视野，并由于大量优异的性能得到了业内人士广泛关注.MXenes QDs具有优秀的亲水性、令人满意的生物相容性以及光学电学性质，这使其在传感、生物成像、肿瘤治疗、光电催化、电池等方面得到广泛应用.该文针对MXenes QDs的六种合成方法，免疫调节、肿瘤治疗、生物传感以及生物成像四种应用进行了总结，系统总结了MXenes QDs从第一次被发现到目前广泛应用于生物领域的整个研究历程，为后续MXenes QDs的探索提供科学引导.

基于上述的总结，该文对MXenes QDs在剥离方法、合成技术的提升、合成方式的改进、N类MXenes QDs的制备及MXenes QDs毒性处理五个方面进行了如下的展望.

1) 虽然目前已有大量性能优异的MXenes QDs被合成并实践到应用中，但由于现如今制备技术不够成熟，产率并不令人满意，未来可以通过新技术的开发，在MXenes QDs的制备过程中对MXenes的剥离尺度进行有效控制，从而得到厚度可控的MXenes材料，进而大规模且高产量地制备MXenes QDs.

2) 许多关于MXenes QDs合成方法并没有得到足够多的探索，如自下而上合成技术中的热解法、熔融法并没有太多的合成案例，也没有得到深入的研究，未来可以加强对现存自下而上合成法的研究，或研发新的自下而上合成技术来制备MXenes QDs.甚至可以通过新的高科技设备或技术对合成过程中MXenes QDs的尺寸、形貌以及表面缺陷进行更精准的控制，从而获得理想中的高质量的产品.

3) 由于单种技术合成量子点较为局限，可以尝试多种方法联合制备MXenes QDs，如水热与超声结合等.同时，已有一些学者利用安全且简单的方式，如微波法以及CVD合成法制备了C、Si等无机元素量子点，Ag2S、ZnSe等无机化合物量子点以及g-C3N4、石墨烯量子点，但在MXenes QDs的制备中，微波法和CVD合成的利用仍然是一片空白.在未来，通过微波技术或CVD技术制备MXenes QDs还存在很大的发展空间，这一领域值得广大科研工作者去探索.

4) 目前制备最多的是Ti3C2QDs，少有学者注意到Ti2C QDs、V2C QDs等量子点的合成与应用；对N类MXenes QDs的研究更是罕见.但N类MXenes QDs的性能未必会逊色于C类MXenes QDs，后续可以对N类MXenes QDs进行制备，并与C类MXenes QDs的尺寸形貌以及性能进行对比研究，这将可能促进MXenes QDs生物应用的进一步拓展.

5) MXenes QDs作为性能优越的纳米材料，提供了潜在的社会效益，但它们也可能对人类健康和环境状况构成潜在的威胁.就目前看来，MXenes QDs的急性毒性以及潜在毒性对生物体以及环境的影响会限制生活中在生物方面的应用. “M”元素的类型、蚀刻和分层方法以及后功能化处理和存储策略是影响其潜在细胞毒性的重要因素，并且除了“M”元素，官能团的性质也会对MXenes QDs的潜在毒性造成影响.因此对MXenes QDs改进合成方法、选择低毒性前体制备MXenes QDs、对MXenes QDs建立完善的毒性检测评估体系、修复MXenes QDs毒性效应以及MXenes QDs产品的后处理方式等等，都是对MXenes QDs进行后续研究时需要进一步思考并探索的内容.